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一、空氣壓縮機系統應用行業

在工農業生產中，經常需要一定壓力的壓縮空氣。如電子、塑膠、五金、化工、木材、紡織、制藥、造紙以及大量需要氣動的系統，因此這些行業都安裝了空氣壓縮機．功率范圍從7.5KW到280KW。此設備在運行中消耗大量的電能，使生產成本上升，且噪聲巨大，經常需要設備維護因此，壓縮機節電改造勢在必行。

二、螺稈式空氣壓縮機系統工作原理

螺桿式單級壓縮空壓機，其工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉子（或稱螺桿）在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至壓出側，實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程．空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉子與陽轉子被主電機驅動而旋轉。

一般空壓機的啟動方式采用星三角降壓啟動后全壓運行，等降壓啟動后空壓機開始加載運行，系統壓力從0公斤開始上升。如果系統壓力上升到卸載壓力（一般為8公斤），控制器使進氣閥關閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行；直到系統壓力低于加載壓力（一般為6公斤）下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機加載循環運行。如下圖所示：

三、傳統空氣壓縮機運行不合理的分析

1、電能浪費嚴重

a.加載時的電能消耗

在壓力達到所需工作壓力后，傳統控制方式決定其壓力會繼續上升10%左右，直到卸載壓力（一般為8公斤）。在加壓過程中，一定會產生更多的熱量和噪音，從而導致電能損失。另一方面，高壓氣體在進入氣動元件前，其壓力需要經過減壓閥減壓，這一過程同樣耗能。

b.卸載時電能的消耗

當達到卸載壓力時，空壓機自動打開卸載閥，使電機空轉，造成嚴重的能量浪費。空壓機卸載時的功耗約占滿載時的30%～50%，可見傳統空壓機有明顯的節能空間。

2、工頻啟動沖擊電流大

主電機雖然采用星三角降壓起動，但起動電流仍然很大，對電網沖擊大，易造成電網不穩以及威脅其它用電設備的運行安全。對于自發電工廠，數倍的額定電流沖擊，可能導致其他設備異常。

3、壓力不穩，自動化程度底

傳統空壓機自動化程度低，輸出壓力的調節是靠對加卸載閥、調節閥的控制來實現的，調節速度慢，波動大，精度低，輸出壓力不穩定。 

4、設備維護量大

空壓機工頻啟動電流大，高達5-8倍額定電流，工作方式決定了加卸載閥必然反復動作，部件易老化，工頻高速運行，軸承磨損大，設備維護量大。

5、噪音大

持續工頻高速運行，超過所需工作壓力的額外壓力，反復加載、卸載，都直接導致工頻運行噪音大。

四、空氣壓縮機節電改造方案

a.采用空壓機專用變頻器，內置PID控制器，集成了空壓機控制邏輯，配合LCD顯示器，實現完美的變頻空壓機控制，可實現多計算機聯網監控等高級功能具有維護簡單，能實現變頻、工頻自動切換，在空壓機單一故障時，仍可為用戶提供不間斷的供氣能力。

b.采用一個獨立的變頻控制柜，內置變頻改造的多數部件，包括變頻器、操作面板、交流接觸器、控制按鈕等等。空壓機改造時，只需要將用戶原來的空壓機系統的主電路和控制電路信號，接到對應的控制接線端子上，并接0-10V遠程壓力表或4-20mA壓力傳感器，即可完成對空壓機的變頻改造工程。該過程不需要對原空壓機內部構造太多改動甚至不改動，具有改造簡單、實施方便、不改變用戶習慣，保留原有界面的優點，同時也便于日后的保養和維修。

c.進行變頻恒壓節電改造后，可獲得三方面的節電空間

1、由于氣動設備在5 Kw的氣動力就能工作，我們可以在儲氣罐上設定氣動壓力6.5-7公斤左右就可以完全滿足使用也避免了因主機向系統供高壓力氣體(7-8公斤)出現的大負載損耗浪費．

2、進行恒壓改造后，儲氣罐上的壓力穩定，當用氣量減小時，通過降低變頻驅動器的轉速，減小供氣量，當用氣量越小，變頻驅動器降低的轉速越小，節電效果越大。

3、當空壓機系統沒有改造前供氣壓力在6-8公斤 斤范圍內，會根據用氣量的大小，穩定在某一壓力值上，不卸載，處于一直加載的情況下運行．由于設計時，供氣量通常大于需氣量，所以通常會穩定7-7.9公 斤的壓力值上通常所說的滿載運行。如果進行恒壓節電改造后，可根據氣動設備設定一個最小壓力穩定值在保證氣動設備使用的情況下，避免了主機向系統長期向儲氣罐供高壓力氣體出現的損耗浪費。

五、空壓機改用變頻節電器后的優點

1、運行成本降低

傳統壓縮機的運行成本由三項組成：采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%，通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以綜合成本將大大降低。

2、提高壓力控制精度

變頻控制系統具體精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨電機轉速的改變而改變一由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在0.2bar范圍內，有效地提高了工況的質量。

3、延長壓縮機的使用壽命

變頻器從OHz起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長．此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

4、降低了空壓機的噪音

根據壓縮機的工況要求，變頻調速改造后，電機動轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音.現場測定表明，噪音與原系統比較下降約3至7分貝。

六、22KW空壓機節能器效益分析

1、節電的判定

節電度數=工頻狀態24小時用電量一節能狀態下24小時之電量之差。

節電率=（工頻狀態24小時用電量一節能狀態下24小時用電量）÷工頻狀態24小時用電量節能設備投資效益分析

2、空壓機電機功率為: A= 22KW

日耗電(B)按70%的負載率計算為：B=A*0.7*24=22*0.7*24=369.6度

電費以0.8元／度計，日需電費(C)為C=B*0.8=369 6*0.8=295.6元

改造后按最低節電率20%計算

月節省電費(D)為：

D=C*20%*30=295.6*20%*30=1774.2元

年節省電費(G)為：

G=D*12=1774.2*12=21290.10元